JP2018511915A - 符号化光におけるフリッカの低減 - Google Patents

Abstract

アイドル期間が点在したデータのパケットを表すために使用される離散レベルを有する波形を記述する駆動信号が生成される。データは、少なくとも３レベルの符号に従って符号化され、それは、少なくともデータが実質的にランダムであるときには、シンボル値が平均して零シンボルの値になるという点においてＤＣフリーである。駆動信号は、光源を駆動し、それにより発した可視光に埋め込まれる符号化信号を送信するために使用される。少なくともデータが実質的にランダムであるときには、駆動信号のレベルは、パケット中は既定の平均ＤＣレベルを有し、変調は、各アイドル期間にわたってレベルが平均してパケットの前記既定のＤＣレベルになるように、少なくとも第１のレベル及び第２のレベルを含む複数のレベルを行き来するＤＣフリー変調を使用してアイドル期間を表すことを含む。

Description

本開示は、光源によって発せられる光に埋め込まれた符号化光信号の通信、特に、目に見えるフリッカを低減するために信号を光に変調するための方式に関する。

符号化光は、データが、光源、例えば、ＬＥＤをベースにした照明器具によって発せられる可視照明に変調される技術を指す。故に、照明を提供することに加えて（その目的のために、光源は環境内に既に存在し得る）、光源は、符号化光の好適な受信機にデータを送信することが可能な送信機の役割も果たす。変調は、人間の視覚には実質的に知覚不能である十分に高い周波数で実施され、即ち、ユーザは、全体的な照明しか知覚せず、その照明に変調されているデータの影響は知覚しない（又は、この影響は比較的軽微であるか、若しくは少なくとも耐えられるものである）。この手法では、データは光源からの光に埋め込まれるとされる。

符号化光は、多くの用途に使用され得る。例えば、１つの用途は、照明器具から遠隔制御装置にその照明器具を制御するために情報を送信すること、例えば、遠隔装置が制御することができる環境にある他のそのような照明器具からそれを区別する識別子を送信すること、又は照明器具の状態情報を送信すること（例えば、エラー、警告、温度、動作時間などを報告すること）である。１つのそのような例において、遠隔制御装置は、内蔵カメラを有するスマートフォン又はタブレットなどのモバイルユーザ端末を備える。好適なアプリケーションを実行する端末により、ユーザは、カメラを照明器具に向け、それにより照明器具からの光に符号化された識別子を検出することができる。それが面している照明器具の識別子が与えられると、次いで、端末は、好適なバックチャンネルを介して（例えば、ＲＦを介して）リターン信号を返信することによって、その照明器具を制御する。

別の用途においては、符号化光は、ユーザのためになる情報を提供するために、例えば、試運転で使用するための照明器具の識別子を提供するために、又は位置関連情報の提供を可能にするために使用される。例えば、屋内及び／又は屋外環境における（例えば、部屋及びオフィスビルの廊下、並びに／又は大学の通路における）各照明器具は、その環境内でそれを識別する各々の識別子が埋め込まれた光を発するように構成される。ユーザが、カメラ、及び符号化光を検出するための関連アプリケーションを搭載したモバイル端末を有する場合、端末は、照明器具の現在位置を照明する照明器具の識別子を検出することができる。次いで、これは、識別子を照明器具の位置にマップする位置データベースにおいて現在位置を検索することによって、ユーザが環境を進むのを手助けするために使用され得る。代替的に、又は更に、これは、博物館の特定の部屋の中の展示物に関する情報などの、ユーザの現在位置と関連付けられる情報を検索するために使用される。例えば、検索は、インターネット若しくは端末がアクセスを有するローカルネットワークを介するか、又はユーザ端末上のローカルデータベースから、実施される。代替的に、情報は、直接、１つ又は複数の照明器具からの光に符号化され得る。一般的に言えば、符号化光の適用性は限定されない。

データは、振幅変調又はデューティサイクル変調などの技術を用いて光に変調され、ここでは変調された特性（例えば、振幅又はデューティサイクル）が、チャネルシンボルを表すために使用される。変調は、典型的には、データビット（時として、ユーザビットと称される）をそのようなチャネルシンボルにマップするための符号化方式を伴う。一例は、二値符号である慣例的なマンチェスター符号であり、ここでは値０のユーザビットが低−高パルスの形態でチャネルシンボルにマップされ、値１のユーザビットが、高−低パルスの形態でチャネルシンボルにマップされる。別の例は、国際特許出願公開第ＷＯ２０１２／０５２９３５号に記載される、近年開発された三値マンチェスター符号である。

可視光を使用してデータ（符号化光）を送信するシステムを設計することにおける１つの検討事項は、人間の目によって観察されるフリッカを低減することであり、少なくともそのフリッカは比較的軽微であるべきである。この狙いは、一般的に、光源の比較的複雑なドライバと組み合わせて、三値マンチェスターなどの特別なデータ形式を使用することによって達成される。しかしながら、これらのドライバは、高価及び／又は扱いにくい傾向があるため、すべての用途に必ずしも望ましいものではない。より単純及び／又は安価なドライバと一緒に使用されるときでさえも、低周波数光フリッカを減衰させる変調技術を提供することが望ましい。

符号化光において、データは、典型的には、パケットベース形式に従って送信され、ここでは信号は、一連のデータパケットの形態をとり、一連のデータパケット内の連続したパケットの各組の間にアイドル期間が点在している。データパケットとアイドル期間との間の遷移は、光強度における低周波数成分の主たる源である。これらの低周波数成分は、ＤＣフリー符号を使用してパケットを送信することによって低減され得る。即ち、パケット内の変調されたデータシンボルは、平均して、データパケット間のアイドル期間と等しい光強度を表す。ＤＣフリー符号の例としては、マンチェスター符号化及び三値マンチェスターが挙げられる。故に、原理上は、各パケットの平均ＤＣレベルは、アイドル期間のように、零となるべきであり、したがってデータパケットとアイドル期間との間に変動は存在しないはずである。

しかしながら、現実には、この信号が不完全なドライバを介して出力されるとき、実際の光におけるパケットのＤＣレベルは、アイドルレベルに厳密に等しくない。これを解決するために、本発明は、光がデータパケット自体においてだけでなくアイドル期間中にも変調される方式を提供する。

慣例的なケースで見られるようにアイドル期間がちょうどすべて０である場合、ドライバは単純に一定のレベルで動作しているため、パケットで見られるようなドライバの不完全さに起因する同じオフセットを経験しない。そのため、例えば、３又は５レベルの符号でＬＥＤを駆動する場合、ドライバは、依然として平均ＬＥＤ電流（光出力にほぼ比例する）を発生させており、それに加えて符号化光シンボルがパケット内で変調される。アイドル期間中の信号エネルギーは、‘０’シンボルのものに等しい。しかしながら、現実のドライバは不完全（例えば、非線形）であるため、対称及び／又は均等に分散された手法でこの‘０’シンボルレベル周辺に＋／−シンボルを作成することができず、実際の変調された光においては、パケットが実際のところは‘０’レベルに対してＤＣフリーではないことを意味する。

しかし、本明細書内で認識されるように光がアイドル期間にも変調される場合、同じ又は同様のドライバの不完全さが、パケットで既に発生しているようにアイドル期間においても経験され、ひいては想定上のＤＣフリー符号にあるような同じ又は同様のオフセットが生じることになる。これが、パケットとアイドル期間との間のＤＣレベルの変動を除去又は少なくとも低減し、それ故にフリッカを低減する。

したがって、本明細書に開示される一態様に従って、コントローラが提供され、本コントローラは、光源によって発せられる可視光に埋め込まれた信号を送信するために光源のドライバを駆動するための駆動信号を生成するように構成された変調器であって、駆動信号は、アイドル期間が点在した符号化データのパケットを表すために使用される離散レベルを有する波形を記述し、データのパケットが、平均シンボル値に対応する零シンボル、高い方のシンボル値に対応する少なくとも１つの正のシンボル、及び低い方のシンボル値に対応する少なくとも１つの負のシンボルの形態にある少なくとも３つの離散シンボルのセットを含む少なくとも３レベルの符号に従って符号化され、符号が、少なくともデータが実質的にランダムであるときに、シンボル値が平均して前記平均シンボル値になるという点においてＤＣフリーである、変調器を備え、少なくともデータが実質的にランダムであるときに、駆動信号のレベルは、パケット中に既定の平均ＤＣレベルを有し、変調器は、駆動信号内で、少なくとも第１のレベル及び第２のレベルを含む複数のレベルを行き来するＤＣフリー変調を使用してアイドル期間を表すように構成され、ＤＣフリー変調は、アイドル期間の各々にわたってレベルが平均してパケットの前記既定のＤＣレベルになるという点においてＤＣフリーである。

好ましくは、駆動信号内で、データは、前記シンボルのシンボルレートで符号化され、少なくともアイドル期間中は、変調により、前記シンボルレートよりも高い周波数で第１のレベルと第２のレベルとの間を行き来する。例えば、アイドル期間中、変調により、シンボルレートの２倍のレートで第１のレベルと第２のレベルとの間を行き来する。

実施形態において、アイドル期間の各々は、一連の零シンボルに対応し、前記変調は、駆動信号内のアイドル期間の零シンボルの各々を第１のレベル及び第２のレベルの組み合わせを含むシンボル波形によって表すことを含む。

前記変調は、第１のレベル及び第２のレベルのみを含む２レベルの変調である。

更に、変調は、駆動信号内で、前記零シンボルの各インスタンスを、等しい継続期間の第１のレベル及び第２のレベルからなるシンボル波形で表すことを含む。

３つ以上のシンボル符号は、それらの周波数応答が、単純な２レベルの符号よりも一層著しく零ヘルツに向かって減衰するという点において有利である。例えば、三値マンチェスターはＤＣ^２フリーであり、周波数応答（周波数に対して作成された信号寄与Ｙ）が零ヘルツで零になるだけでなく、周波数応答の勾配（即ち、周波数に対する応答の第１の差異）も零ヘルツで零になることを意味する。ＤＣ^２フリー特性を有する他の３つ以上のレベルの符号も設計される。

しかしながら、一方で、３つ以上のレベルの変調には、それらがドライバの不完全さに起因してもたらされるＤＣ成分の影響を受けやすいという上記の問題がある。事実上、−１及び＋１シンボルを零シンボルのレベルに対して厳密に同じ大きさのオフセットで（反対の方向に）表す完璧なドライバを設計することは不可能である。例えば、０が８０％強度によって表され、−１及び＋１が概念上それぞれ７０％及び８０％強度によって表されることになる場合、これを達成する完璧なドライバを設計することは不可能であり、現実には、−及び＋レベルは、例えば、７０．５％及び９０．５％のようなものであり、平均が８０％の零レベルにないことを意味する。２レベルの変調は本質的に、中間シンボルが存在せず（且つＤＣは単に常に２つのレベルの間のどこかに収まる）、それ故に−及び＋レベルが中間の０シンボルを表すレベルにマッチするかどうかを心配する必要がないことから、そのような問題を持たない。

２レベルの変調のドライバの不完全さに対するロバスト性を売りながら、３つ以上のシンボル符号の下限ＤＣロールオフ（例えば、ＤＣ^２フリー特性）を達成することが望ましい。

したがって特に好ましい実施形態において、アイドル期間の各々は、一連の零シンボルに対応し、変調器は、駆動信号内で、第１のレベル及び第２のレベルのうちの１つ又は両方を使用して各前記シンボルのインスタンスの各々を表すことによって、アイドル期間及びパケットの両方を表すためにＤＣフリー変調を使用するように構成される。

例えば、前記セットの少なくとも１つの正のシンボルは、＋１シンボルを含み、前記セットの少なくとも１つの負のシンボルは、−１シンボルを含み、前記変調は、駆動信号内で、零シンボルの各々を、等しい継続期間の第１のレベル及び第２のレベルで表すこと、＋１シンボルの各々を第１のレベルのみによって表すこと、−１シンボルの各々を第２のレベルのみによって表すことを含む。

少なくとも３レベルの符号のシンボルは、零レベルの両側に等しい数の等間隔のレベルを有する奇数個のレベルに対応する。

実施形態において、前記符号は、少なくとも５レベルの符号、例えば、厳密に５レベルの符号である。

例えば、前記セットの正のシンボルは、＋１／２シンボル及び＋１シンボルを含み、前記セットの負のシンボルは、−１／２シンボル及び−１シンボルを含み、前記変調は、駆動信号内で、零シンボルの各々を、等しい継続期間の第１のレベル及び第２のレベルからなるシンボル波形で表すこと、＋１シンボルの各々を第１のレベルのみによって表すこと、−１シンボルの各々を第２のレベルのみによって表すこと、＋１／２シンボルの各々を４分の３の継続期間が第１のレベルであり４分の１の継続期間が第２のレベルからなるシンボル波形で表すこと、−１／２シンボルの各インスタンスを４分の１の継続期間が第１のレベルであり４分の３の継続期間が第２のレベルからなるシンボル波形で表すことを含む。

さらなる実施形態において、前記変調は、駆動信号内で、アイドル期間中の零シンボルの各インスタンスを前記第１のレベル及び第２のレベルの組み合わせを含むシンボル波形で表すこと、並びにパケット中の零シンボルの各インスタンスをアイドル期間の零シンボルと９０度位相がずれた同じシンボル波形で表すことを少なくとも含む。

本明細書に開示される別の態様に従って、光源によって発せられる可視光内にデータを埋め込む方法が提供され、本方法は、アイドル期間が点在した符号化データの一連のパケットを表すために使用される離散レベルを有する波形を記述する駆動信号を生成するステップであって、データのパケットが、平均シンボル値に対応する零シンボル、高い方のシンボル値に対応する少なくとも１つの正のシンボル、及び低い方のシンボル値に対応する少なくとも１つの負のシンボルの形態にある少なくとも３つの離散シンボルのセットを含む少なくとも３レベルの符号に従って符号化され、符号が、少なくともデータが実質的にランダムであるときに、シンボル値が平均して零シンボルの値である前記平均シンボル値になるという点においてＤＣフリーである、ステップと、発せられた可視光に埋め込まれた一連のパケット及びアイドル期間を送信するために、光源のドライバを駆動信号で駆動するステップとを含み、少なくともデータが実質的にランダムであるときに、駆動信号のレベルは、パケット中に既定の平均ＤＣレベルを有し、本方法は、駆動信号内で、少なくとも第１のレベル及び第２のレベルを含む複数のレベルを行き来するＤＣフリー変調を使用してアイドル期間を表すステップであって、ＤＣフリー変調が、アイドル期間の各々にわたってレベルが平均してパケットの前記既定のＤＣレベルになるという点においてＤＣフリーである、ステップを含む。

本明細書に開示される別の態様に従って、本明細書に開示される技術のいずれかに従ってシーケンスが埋め込まれた光を受信するステップ、及び、シンボルごとに第１のレベルと第２のレベルとの間の変調を平均し、それにより前記少なくとも３レベルの符号のシンボル値を回復するために、埋め込まれた信号をローパスフィルタリングするステップを含む方法が提供される。

本開示の別の態様に従って、光源によって発せられる可視光内にデータを埋め込むためのコンピュータプログラム製品が提供され、本コンピュータプログラム製品は、コンピュータ可読記憶媒体上で具現化されるか、及び／又はそこからダウンロード可能であり、光源のコントローラ上で実行されるとき、アイドル期間が点在した符号化データの一連のパケットを表すために使用される離散レベルを有する波形を記述する駆動信号を生成する動作であって、データのパケットが、平均シンボル値に対応する零シンボル、高い方のシンボル値に対応する少なくとも１つの正のシンボル、及び低い方のシンボル値に対応する少なくとも１つの負のシンボルの形態にある少なくとも３つの離散シンボルのセットを含む少なくとも３レベルの符号に従って符号化され、符号が、少なくともデータが実質的にランダムであるときに、シンボル値が平均して零シンボルの値である前記平均シンボル値になるという点においてＤＣフリーである、生成する動作と、発せられた可視光に埋め込まれた一連のパケット及びアイドル期間を送信するために、光源のドライバを駆動信号で駆動する動作とを実施するように構成され、少なくともデータが実質的にランダムであるときに、駆動信号のレベルは、パケット中に既定の平均ＤＣレベルを有し、本方法は、駆動信号内で、少なくとも第１のレベル及び第２のレベルを含む複数のレベルを行き来するＤＣフリー変調を使用してアイドル期間を表すステップであって、ＤＣフリー変調が、アイドル期間の各々にわたってレベルが平均してパケットの前記既定のＤＣレベルになるという点においてＤＣフリーである、ステップを含む。

本明細書に開示される更に別の態様に従って、アイドル期間が点在したデータのパケットを表す変調波形で変調される可視光を含む信号が提供され、データのパケットは、平均シンボル値に対応する零シンボル、高い方のシンボル値に対応する少なくとも１つの正のシンボル、及び低い方のシンボル値に対応する少なくとも１つの負のシンボルの形態にある少なくとも３つの離散シンボルのセットに基づいた少なくとも３レベルの符号に従って符号化されており、符号は、少なくともデータが実質的にランダムであるときに、シンボル値が平均して零シンボルの値である前記平均シンボル値になるという点においてＤＣフリーであり、変調波形は、アイドル期間及び符号化データのシンボルを表すために離散レベルを使用し、少なくともデータがランダムであるときに、変調波形は、パケット中に既定の平均ＤＣレベルを有し、アイドル期間は、少なくとも第１のレベル及び第２のレベルを含む複数のレベルを行き来する変調を使用して変調波形内で表され、アイドル期間の各々にわたって第１のレベル及び第２のレベルは、平均してパケットの前記既定のＤＣレベルになる。

実施形態において、本方法、コンピュータプログラム、又は信号は、本明細書に開示される技術のいずれかに従うさらなる特徴を含む。

本開示の代替的な態様に従って、２レベルの変調を使用して３つ以上のシンボルを表す上記の技術は更に、アイドル期間を伴うパケットベース形式を使用することなくデータが連続して送信されるシナリオ（データは、目に見えるフリッカに著しく寄与するには長すぎる期間、例えば、＞０．１秒、＞１秒、或いは＞１０秒にわたって連続して送信される）において単独で使用される。３つ以上のレベルの符号の２レベルの表現は更に、アイドル期間が、目に見えるフリッカに著しく寄与しない（ユーザの認識の観点からは取るに足りないものである）ようにパケットと比較して十分に短いシナリオにおいて、アイドル期間変調なしに使用され得る。

故に、本明細書に開示される一態様に従って、光源によって発せられる可視光に埋め込まれた信号を送信するように光源のドライバを駆動するための駆動信号を生成するように構成された変調器であって、駆動信号が、符号化データを表すために使用される離散レベルを有する波形を記述し、データのパケットが、少なくとも３つの離散シンボルのセットを含む少なくとも３レベルの符号に従って符号化される、変調器、を備えるコントローラが提供され、変調器は、駆動信号内で、少なくとも３つのシンボル符号のシンボルの各々を２つのみの変調レベルからなる２レベルの変調を使用して表すように構成される。

実施形態において、本態様は、本明細書に開示される他の特徴のいずれかと組み合わされてもよい。また、さらなる態様に従って、対応する方法、コンピュータプログラム、及び符号化光信号が提供される。

本開示の理解を助けるため、及び実施形態がどのように実施されるかを示すために、例として添付の図面を参照する。

符号化光送信機及び受信機を備えるシステムの概略ブロック図である。 符号化光のためのパケット送信形式、及び不完全なドライバによって送信されるときにこの送信形式から生じるパケット期間内のＤＣ成分を概略的に例証する図である。 目に見えるフリッカ成分が、どのようにして２レベルのサブシンボル変調によって低減されるかを示すグラフである。 信号が２レベルのサブシンボル変調で変調されるときに、パケット間のアイドル期間中のＤＣ成分が、どのようにしてパケット期間により類似し、それ故に目に見えるフリッカを低減するかを概略的に例証する図である。 ５レベルの符号を使用して符号化されるデータ信号の部分と、２レベルのサブシンボル変調で変調される信号の部分とを概略的に例証する図である。 ５レベルの符号を使用して符号化されるデータ信号の部分と、２レベルのサブシンボル変調で変調されるその部分との別の概略的例証図である。 理想の（対称）変調、非理想の（非対称）変調、及び２レベルのサブシンボル変調での非理想の（非対称）変調についての周波数領域の光強度の測定結果を示すグラフである。 三値マンチェスター符号化方式を概略的に例証する図である。 三値マンチェスターを使用して符号化された信号例を概略的に例証する図である。 ２レベルのサブシンボル変調形式を概略的に例証する図である。

図１は、送信装置２及び受信装置４を備える符号化光（ＣＬ）通信システムを例証する。例えば、送信装置２は、屋内又は屋外空間を照明するための照明器具を備え、受信装置４は、スマートフォン又はタブレットなどのモバイルユーザ端末を備える。

送信装置は、光源１２と、光源１２に結合されるドライバ１０と、ドライバ１０に結合されるコントローラ３とを備える。光源１２は、好ましくは、１つ又は複数のＬＥＤを備えるＬＥＤをベースとした光源であるが、代替的に、それは、ガス放電灯などの任意の他の形態をとる可能性があり得る。ドライバ１０は、光源が光を発するように光源を駆動するように構成され、コントローラ３は、データ信号を放射光に変調するようにドライバ１０を介して放射光を制御するように構成される。これを達成するために、コントローラ３は、エンコーダ６及び変調器８を備える。エンコーダ６及び変調器８は、送信装置２（図示されない１つ又は複数のメモリ装置を備える）のメモリに格納されるソフトウェアの形態で実装され、受信装置（これも図示されない１つ又は複数の処理ユニットを備える）のプロセッサ上での実行のために構成される。代替的に、エンコーダ及び／又は変調器８は、専用ハードウェア回路、又はＰＧＡ若しくはＦＰＧＡなどの構成可能若しくは再構成可能な回路、又はソフトウェア及びハードウェアの任意の組み合わせの形態で実装され得る。

どの手段で実装されるにしろ、エンコーダ６は、アプリケーション（図示されない）などのデータソースから符号化されるべき符号化されていないデータコンテンツ１を受信し、これを異なるシンボル値のシンボルのストリームを含む符号化シンボルへと符号化するように構成される。例えば、３レベルの符号において、シンボル値が、シンボル値−１、０、＋１のセットの中から選択されるか、又は５レベルの符号において、シンボル値が、シンボル値−１、−１／２、０、＋１／２、＋１のセットの中から選択される。変調器８は、この符号化信号を受信し、符号化信号から駆動信号１０を生成するように構成され、この駆動信号１０でドライバ１０を駆動し、それによりデータを光源１２によって発せられる光に変調する。駆動信号は、光に変調されるべき波形を記述し、ここで波形は、変調されている光の特性において一連の異なる離散した平坦レベル、この場合は水平振幅レベルからなる。駆動信号内、したがって光におけるこれらの離散レベルは、エンコーダ６から受信される符号化信号の異なるあり得るシンボル値を表すために使用される。

受信装置は、光センサ１４と、光センサに結合されるデコーダ１６とを備える。例えば、光センサ１４は、カメラ（ローリングシャッターカメラなど）、又は専用光電セルの形態をとる。デコーダ１６は、受信装置４のメモリに格納されるソフトウェアの形態で実装され、且つ受信装置のプロセッサ上で実行するように構成されるか、又は代替的に、ハードウェア、又はハードウェア若しくはソフトウェアの任意の組み合わせで実装され得る。どの手段で実装されるにしろ、デコーダ１６は、光センサ１４によって検知される信号を受信し、受信した光に変調されているデータを復号するように構成される。

現在、三値マンチェスターは、最新技術の一部を形成し、そのため当業者に知られているが、完璧を期するために、再度ここでも要約する。エンコーダ６で、送信されるべき各データビットが、それぞれの単位パルスの形態で復合チャネルシンボルにマップされる。この方式に従うと、図８に示されるような正及び負の“ハット”関数の形態にある、２つのあり得る単位が存在する。値１のデータビットにマップされるパルスは、図８の左側に示され、値０のデータビットにマップされるパルスは、図８の右側に示される。データビットは、時として“コンテンツデータ”又は“ユーザデータ”（ユーザによって明示的に作成されていない場合であっても）と呼ばれる、送信において伝達されるべき実際の情報のビットである。データビット期間は、図８においてはＴ_Ｄと名付けられ、垂直破線で示されるユーザビット期間の間に境界を持つ。

各単位パルスは、データビット期間より短い時間的長さＴ_Ｃの一連の基本チャネルシンボルを含む。各基本チャネル期間は、符号化信号がとり得る基本レベルのうちの１つだけからなり、単独では、復合チャネルシンボルに組み合わされることなしにデータ（情報）を伝達するのに十分ではない。したがって、長さＴ_Ｄの各複合パルスが、当該符号化方式を用いてチャネル上で伝達され得る最も小さい又は最も基本的な情報（ユーザデータ）の単位であり、長さＴ_Ｃの基本チャネルシンボルはこれよりも更に小さい。

三値マンチェスター符号において、各単位ハット関数（各複合シンボル）は、各々がデータビット期間Ｔ_Ｄの長さの半分である時間的長さＴ_Ｃの一連の３つの基本チャネルシンボルを含む（Ｔ_Ｄ＝２Ｔ_Ｃ）。それぞれのデータビットのための３つの基本チャネルシンボルは、３つのうちの中央のものがそれぞれのデータビット期間の中央に位置する状態で連続しており、その結果、隣接する第１及び第３の基本チャネルシンボルは、それぞれ、データビット期間Ｔ_Ｄの開始及び終了境界を、基本チャネル期間Ｔ_Ｃの半分だけ、両側にまたがる。

値１のデータビットの場合、これは、図８の左側に示される正のハット関数にマップされる。正のハット関数は、それぞれのデータビット期間Ｔ_Ｄの開始（早い方の）境界を中央とする高さ−１／２の第１の基本チャネルシンボル、その後に続く、それぞれのデータビット期間Ｔ_Ｄを中央とする高さ＋１の第２の（中央）基本チャネルシンボル、その後に続く、それぞれのデータビット期間Ｔ_Ｄの終了（後の方の）境界を中央とする高さ−１／２の第３の基本チャネルシンボルを含む。このステージにおける“高さ”は、無次元デジタル値などの任意の好適な用語で表される（結局、変調された信号特性、典型的には振幅によって表される）。

値０のデータビットの場合、これは、図８の右側に示される負のハット関数にマップされる。負のハット関数は、それぞれのデータビット期間Ｔ_Ｄの開始（早い方の）境界を中央とする高さ＋１／２の第１の基本チャネルシンボル、その後に続く、それぞれのデータビット期間Ｔ_Ｄを中央とする高さ−１の第２の（中央）基本チャネルシンボル、その後に続く、それぞれのデータビット期間Ｔ_Ｄの終了（後の方の）境界を中央とする高さ＋１／２の第３の基本チャネルシンボルを含む。

送信されるべき符号化ビットストリームを作成するため、隣接するユーザビットのハット関数は、それらのそれぞれのビット期間Ｔ_Ｄの時間だけオフセットされ、互いに加算される。ハット関数は、データビット期間の間の境界にわたって重なり合うことから、この関数は、隣接するデータビット間の重なり合う領域において加算する。即ち、ハット関数は、境界に沿って接合され、故に、１つのデータビット期間の早い方の境界Ａ_ｎは、２つの隣接するパルスが重なり合うところで信号の高さが合計される状態で、前の隣接するデータビット期間の後の方のビット境界Ａ_ｎ＋１と接合される。時間領域における結果として生じる一連のチャネルシンボルの例が図９に示される。

２つの隣接するデータビットが値１のものであるところでは、これは、高さ−１／２の２つの重なり合う基本チャネルシンボルが合計−１の高さになることを意味する。２つの隣接するデータビットが値０のものであるところでは、高さ＋１／２の２つの重なり合う基本チャネルシンボルは合計して高さ＋１になる。２つの隣接するデータビットが異なる値のものであるところでは、高さ＋１／２及び−１／２の２つの重なり合う基本チャネルシンボルは合計０になる。したがって、符号化ストリームにおいて、各ユーザビット期間（情報の各単位パルス）は、値１のユーザビットが値１の２つの隣接するユーザビットの間に挟まれるときは矩形波の正のパルス、又は値０のユーザビットが値０の２つの隣接するユーザビットの間に挟まれるときは矩形波の負のパルス、又は隣接するユーザビットのうちの少なくとも１つが異なるときはまっすぐなエッジを備える１つ若しくは４つのあり得る形状の平らでないパルスのいずれかの形態をとる。パケットのエッジにおいて、＋１／２及び−１／２レベルはそのままであることにも留意されたい（図２）。

同等の変形例において、データビット値０及び１の、正及び負のハット関数へのマッピングは、逆にされ得る。

慣例的に、結果として生じる信号（例えば、図９のもの）は、次いで、（例えば、振幅又は周波数に関して表される）送信光源によって出力される信号の変調された特性における変動に変換される。例えば、基本チャネルシンボル−１は、低い光出力レベルによって表され、基本チャネルシンボル＋１は、高い光出力レベルによって表され、基本チャネルシンボル０は、低い光レベルと高い光レベルとの間の中間の光レベルによって表される。

三値マンチェスター符号は、旧式の二値マンチェスター符号よりも、データビットが値を変化させるときによりスムーズな遷移を提供し、ハム音などの干渉が生じ得る低い周波数のあたりでより抑えられる周波数領域のスペクトルをもたらすので、有利であり得る。特に、三値マンチェスターはＤＣフリーであるだけでなく、周波数領域内で、分散（Ｙ対ｆ）が零ヘルツで零になるだけでなく、勾配が零ヘルツで零になるという点において、ＤＣ^２フリーでもある。しかしながら、本開示の適用性は、三値マンチェスターに限定されず、他の実施形態においては、マルチレベル（≧３レベル）の符号化方式の他の例が使用されてもよい。

三値マンチェスターの上の説明は、図２、図９、及び図１０に示されるように“高さ”を有する信号に関して概念的に例証されているが、実際にはこのステージにおいて、エンコーダ６から変調器８へ供給されるような結果として生じる符号化信号は、一連のシンボル値…０、０、−１／２、＋１、−１、＋１（各々は有限シンボルセット−１、−１／２、０、＋１／２、＋１から選択される）に関して表される必要があるだけである。光源１２によって発せられる光に変調されるべき波形を実際に作成するのは変調器８である。下により詳細に説明されるように、図９のもののような三値マンチェスター信号が、直接、光の変調された特性（例えば、振幅）における比例変動に変調される慣例的なケースとは異なり、本開示の実施形態において、変調器８は、下により詳細に説明されるように、直接、駆動信号の形状で三値マンチェスター信号を表すのではなく、むしろ三値マンチェスター符号化されたシンボルストリームを２レベルのサブシンボル変調に変換する。

多くの用途において、光強度の顕著に目に見える変動は許されず、目に見えるフリッカ及びストロボスコープ効果は、できる限り適度に回避されるべきである。

目に見えるフリッカは、光強度が、範囲［０−１００］Ｈｚで著しく低い周波数（ＬＦ）変動を示すときに発生する。フリッカは、これらのＬＦ成分が人間の目では気付くことができなくなるほど小さい場合には回避される。人間の目は、２０Ｈｚあたりの光強度変動に最も敏感である。

光強度における低周波数（ＬＦ）成分の主要源は、パケットベースの送信形式で発生するデータパケットとアイドル期間との間の遷移である。これらのＬＦ成分は、ＤＣフリーパケットを送信することによって低減される。即ち、パケット内の変調されたデータシンボルは、平均して、データパケット間において等しい光強度を表す。マンチェスター符号化などの符号化形式は、少なくとも平均して複数のビットにわたって、アイドル期間と比べてデータパケット内のＤＣ成分の不在を確実にする。実際、三値マンチェスターなどのいくつかの符号は、データに関係なく、個々のユーザビットのシンボルがＤＣフリーであるという点において非データ依存である。

それにもかかわらず、たとえ符号がＤＣフリーであったとしても、原理上は、ＤＣ成分が、依然として不完全なドライバによってもたらされ得る。以下に説明されるように、ＬＥＤドライバ振幅精度要件（又は、実際には他の種類の光源の要件）は、本明細書に開示される実施形態に従って、２レベル変調形式を使用することによって重要性が低くなり得る。

５レベルの三値マンチェスター形式は、光強度レベルの相対的な大きさを正確に説明する。しかしながら、現実には、異なる光強度が、変調形式と実際の変調光との間に誤差をもたらす非理想のランプ（例えば、ＬＥＤ）ドライバによって作成される。ＬＦ光強度成分は、変調されたパケットが、例えば、ＬＥＤドライバの非線形性に起因して、全くのＤＣフリーでないことが判明した場合にもたらされる。図２は、正のシンボルの大きさが負のシンボルの大きさよりも大きい場合に、ＬＦ光強度成分がどのようにもたらされるかを示す。図２の上部のタイミング図は、理想化されたケースにおける経時的なパケットベースの光強度変調を示し、図２の下部のタイミング図は、変調されたパケットが実際にはＤＣフリーではない場合にもたらされる低周波数成分を示す。

高精度ランプドライバは、それらの高い複雑性及び／又はコストに起因して商業的には関心度が低い。本開示は、ランプドライバ振幅精度要件を著しく下げる２レベルの変調技術について説明する。即ち、低周波数光強度成分がより小さくなり、結果としてフリッカがより少なくなるため、より複雑性が低く及び／又はよりコスト効果の高いランプドライバが光を変調するために使用され得る。

図３は、理想の従来の５レベルのメッセージのＬＦ（フリッカ）成分、その隣に２レベルのサブシンボルによって変調される同じメッセージを示す。両方のケースにおいて、メッセージは、隣接するパケット対の間にアイドル期間が点在した離散パケットを含むが、本発明者らは、本明細書に開示される２レベルのサブシンボル変調技術が、従来の変調方法と比較して少ないＬＦ成分をもたらすことを経験的に観察した。より少ないＬＦ成分は、フリッカ可視性閾値までのマージンを増大させ、光の品質を増大させる。

パケットのアイドル期間中にシンボル期間内の平均光強度を変えることなく変調を続けるのが狙いである。ここで、限られたドライバ変調振幅精度に起因するＤＣ誤差は常に存在し、それが、小さく且つ安定した光強度オフセットを、パケットレートでの増減の代わりに導く。図３及び図４を参照されたい。人間の目は、ＬＦ変動に非常に敏感であるが、基本的に、比較的小さく安定した光強度オフセット（平均的な光レベルと比較して小さく且つ安定している）に気付く能力に欠ける。図４の上部のタイミング図は、２つの光強度レベルのみを使用して変調されているすべてのシンボルを示し、図４の下部のタイミング図は、２つの強度レベルがそれらの平均値周辺で定義上は対称であることから、どのようにパケットフリッカが回避されるかを示す。

パケット間で変調するために、実施形態において、信号内のすべてのシンボル（即ち、アイドルシンボルを含む）は、分数のサブシンボルに分割される。サブシンボルは、１つの完全なチャネルシンボル期間Ｔ_Ｃにおける平均光強度が、入力変調形式（例えば、示される例では三値マンチェスター）によって定義される同じ光強度に等しくなるように選択される。例えば、零シンボルは、等しい数の正及び負のサブシンボルから作成され得る一方、−１／２は、１つの正のサブシンボルに対して３つの負のサブシンボルの比率から作成され得、＋１／２は、３つの正のサブシンボル及び１つの負のサブシンボルを使用することから作成され得る。−１は、単に負のサブシンボルレベルによって表され、それは４つの負のサブシンボル及び零の正のサブシンボルと見なされ得、＋１は、４つの正のサブシンボル及び零の負のサブシンボルと見なされ得る。

２つのサブシンボル振幅レベルは、正及び負のサブシンボル間の比率を調節することによって任意のシンボルレベルを作成するのに十分である。２つのサブシンボル振幅レベルは、基本的に、それらの平均値周辺で対称であり、それが、ＬＥＤドライバ変調振幅精度及び線形性に対する要件を下げる。

サブシンボル変調は、送信された光により大きな周波数成分をもたらす。しかしながら、典型的な受信機２は、元の信号を結果としてもたらすこれらの周波数を除去するローパスフィルタ作用を呈する。即ち、受信機のデコーダ１６は、従来の変調された符号化光形式（例えば、三値マンチェスター）と本明細書に開示される技術を使用した２レベルのサブシンボル変調との違いを理解しない。しかしながら、送信機側２では、変調精度及び線形性の重要性が低くなる。

実施形態において、そのフィルタリング効果に起因して、受信機２は、いかなる手法においても必ずしも改良される必要はなく、代わりに、慣例的な三値マンチェスター受信機（又は、３つ以上のレベルの符号が使用されているものであれば、慣例的若しくは非改良の受信機）であり得、フィルタリング効果は、（例えば、三値マンチェスターシンボル又は他のそのような符号のシンボルを検出するための整合フィルタの使用に起因して）受信機の本来の特性である。代替的に、追加のフィルタ又は状態機械が、本開示の２レベルのシンボル波形を認識するために特に設計された受信機に追加されることが除外されるものではない。

図５の上部タイミング図は、符号化光メッセージ例の従来の三値マンチェスター変調を示し、図５の下部タイミング図は、好ましい実施形態に従う同じメッセージの２レベルのサブシンボル変調を示す（例証の目的のために従来の変調に重ねて示される）。

符号化光パケットに先行及び後続するアイドル期間内のサブシンボル波形の周波数は、符号化光パケット内のシンボルの周波数よりも大きいことに留意されたい。それら２つの周波数間の遷移は、欧州特許出願第１３１５８ ８０７．１号に記載されるように実施される。この遷移は、図５及び図６に描写される。図６は、アイドル期間及びパケットの中央揃えされた波形を示し、２つの間の遷移はアラインメント技術ＥＰ１３１５８ ８０７．１に従って実施される。

図５の変調されたメッセージは、所与のパケットに先行及び後続するアイドル期間内のサブシンボル波形の異なる位相、及びアイドル期間内の零シンボルを表すサブシンボル波形とは異なる、パケット内の零シンボルを表すサブシンボル波形の位相を示すことにも留意されたい。所与のパケット内の零シンボルを表すサブシンボル波形は、先行アイドル期間及び後続アイドル期間におけるものとは９０°位相がずれており、後続アイドル期間内の零シンボルを表すサブシンボル波形は、先行アイドル期間のものとは１８０°位相がずれている。これの目的は、パケットの開始及び終了時に遷移によって引き起こされるフリッカを低減することである。アイドル期間（０°ｐｈ）−パケット−アイドル期間（１８０°ｐｈ）のそのような組み合わせが連続して送信される場合、サブシンボル波形位相は、ほぼ１８０°から０°へと急に変化しなければならない。しかしながら、本発明者らは、アイドル期間の途中での突然の位相急変化がフリッカをもたらすことはなさそうであるということを観察した。

図１０は、サブシンボル波形をより詳細に示す。各“基本”チャネルシンボルは、すべてのシンボルに共通したシンボル期間Ｔ_Ｃを有する。即ち、各シンボルは、シンボル期間Ｔ_Ｃのそれぞれのインスタンスの間持続する（シンボルレートは、このシンボル期間の逆数、即ち、１／Ｔ_Ｃである）。サブシンボル変調の例証された方式によると、エンコーダ６によって生成される符号化信号内の先行アイドル期間における値０の“基本”チャネルシンボルは、変調器８によって、それぞれのチャネルシンボルのそれぞれのシンボル期間Ｔ_Ｃ内で、等しい継続期間の（平坦な）高レベル及び（平坦な）低レベルからなる駆動信号内のシンボル波形にマップされる。その後のパケット自体においては、符号化シンボルストリーム内の値０のいかなるチャネルシンボルも、変調器８によって、先行アイドル期間の零シンボルの波形と９０°位相がずれた同じ駆動信号波形にマップされる。後続アイドル期間においては、値０のチャネルシンボルは、今度は先行アイドル期間の零シンボルの波形と１８０°位相のずれた（及びパケット自体の波形と９０°位相のずれた）同じ駆動信号波形に再びマップされる。これらすべての零シンボル波形において、平均ＤＣ信号レベルは、第１のレベルと第２のレベルとの真ん中である。

一方、値＋１／２のチャネルシンボルは、エンコーダ６によって生成される符号化信号のパケット内に現れた場合、これは、変調器８によって、それぞれのシンボル期間Ｔ_Ｃの継続期間の４分の３が高レベルであり、それぞれのシンボル期間Ｔ_Ｃの継続期間の４分の１が低レベルである駆動信号内のシンボル波形にマップされる。同様に、符号化ストリーム内の−１／２のシンボル値では、これは、それぞれのシンボル期間Ｔ_Ｃの継続期間の４分の１が高レベルであり、それぞれのシンボル期間Ｔ_Ｃの継続期間の４分の３が低レベルである駆動信号内のシンボル波形にマップされる。故に、＋１のシンボル値の場合、駆動信号内の平均信号レベル（それぞれのシンボル期間Ｔ_Ｃにわたって）は、第１のレベルと２つのレベルの中間点との真ん中（第１のレベルと、平均零レベルであるパケットの全体的ＤＣ平均との真ん中）であり、−１のシンボル値の場合、第２のレベルと２つのレベルの中間点との真ん中（第１のレベルとパケットの全体的ＤＣ平均との真ん中）である。

エンコーダ６からの符号化信号内の＋１又は−１のシンボル値の場合には、変調器８によって、単純にそれぞれ第１及び第２のレベル、即ち、＋１ではシンボル期間Ｔ_Ｃ全体で第１のレベルのみ、−１ではシンボル期間Ｔ_Ｃ全体で第２のレベルのみからなるシンボル波形にマップされる。

図７は、理想の（対称）変調、非理想の（非対称）変調、及び２レベルのサブシンボル変調での非理想の（非対称）変調という、３つの異なる状況における光強度スペクトルの測定結果を示す。ＬＥＤは、‘ほぼ理想の’ＬＥＤドライバ及び‘非理想の’ＬＥＤドライバの両方をエミュレートすることができる任意の波電流源によって変調された。フリッカに関しては、１９Ｈｚ周辺のピークが最も重要である。ＬＥＤドライバ電流変調における絶対的な欠陥にもかかわらず、図７は、従来の変調方法と比較して、２レベルのサブシンボル変調がフリッカ成分を著しく低下させることを示す。

上の実施形態は、例として説明されているだけであることを理解されたい。

例えば、本開示の適用性は、アイドル期間だけでなく２レベルの変調で実際のパケットを変調すること、又はアイドル期間内でのみ２レベルの変調を使用することに限定されない。本発明者らは、本技術が、２レベルのサブシンボル変調がアイドル期間及びパケットの両方において使用されるときに最も効果的であることを経験的観察から発見したが、それにもかかわらず、アイドル期間のみが２レベルの変調で変調され、依然として実際のパケットがエンコーダ６からの信号の３つ以上のレベル（例えば、三値マンチェスターシンボルストリームの５レベル）を直接的に表すより慣例的な方法で変調されるとしても、同様の効果が少なくともある程度まで達成され得る。より一般的には、アイドル期間が、慣例的なケースのようにちょうどすべて０である場合、ドライバは、単純に、アイドル期間内では一定レベルで動作するが、アイドル期間が少なくとも２つのレベルを使用して変調される場合、アイドル期間は、パケット内で既に引き起こされているものと同じか又は同様のドライバの不完全さ、ひいては、想定上のＤＣフリー符号にあるものと同じか又は同様のオフセットを経験するということが分かる。

他のサブシンボル変調方式も同様に可能である。例えば、より小さいサブシンボル、及び１つのシンボル期間内で異なる分散のサブシンボルを使用することが可能である。上に提示される好ましい実施形態は、１つのシンボル区間内でのサブシンボル分散（１／４シンボルのサブシンボルのサイズで）が各実験において調節された実験のセットにおいて、最も低いＬＦフリッカ成分を提供した。それにもかかわらず、他のサブシンボル分散は、依然としてある程度まで効果的であった。

変調の上方及び下方（例えば、第１及び第２の）レベルは、任意のレベルであり得、必ずしも０％及び１００％光強度に相当しないことに留意されたい。例えば、第１のレベルは、８０％光強度によって放射光内で信号送信され、且つ第２のレベルは７０％があり、その場合、ＤＣフリーであるとは、平均（少なくとも実質的にランダムなデータの場合）が８０％であることを意味する。一般に、“零”シンボル波形のＤＣ平均は、任意原点として零と称されるだけである。そのため、７０％及び９０％強度を引き起こす第１及び第２のレベルの例において、８０％強度は、光に変調される波形の観点からは“零”である。不完全なドライバ１０によって出力されるような光レベルにおけるものも含め、フリッカを低減するための関連検討事項は、“零”レベル（アイドル期間のＤＣ平均）が、パケットのＤＣ平均と実質的に同様であるということである。

依然としてより一般的には、本開示の適用性は、光の変調された特性が振幅であることに限定されない。別の例は、一連の期間の各々において、光がオンとオフ（又は高及び低）を、オン及びオフの時間、又は高及び低の時間の間の変動比率で切り替えられるデューティサイクル変調である。この場合、変調された特性は、振幅ではなく、この比率、即ち、デューティサイクルである。

また、変調された特性にかかわらず、平均シンボル値又は変調レベルが実質的にランダムなデータでは零であるとされる場合、これは、大半の任意のユーザデータが符号化方式の観点から効果的にランダムである傾向があるというこの見積もりを含むことに留意されたい。データは、厳密な意味で“ランダム”である必要はない。

更に、本開示の範囲は、エンコーダ６によって使用される符号としての三値マンチェスターに限定されない。一般に、符号は、ＤＣフリーである任意の３つ以上のレベルの符号であり得る。

符号自体のＤＣフリーの性質に関しては、変調方式と対照的に、符号化ビットストリーム内のデータ値は必ずしもシンボル値と同じではないことに留意されたい。即ち、ドライバ１０を駆動する波形を作成するために変調器８によって使用される前の、エンコーダ６によって出力されるビットストリーム内の実際のデジタル値は、各シンボルを表すために使用されるいかなる任意値であってもよく、それが表す（対応する）シンボル値に必ずしも等しくなくても、比例しなくても、或いは数学的に関連しなくてもよい。それにもかかわらず、ＤＣフリー符号の場合、シンボル値は、少なくとも、値のセットが、（少なくともランダムなデータでは）信号内でのそれらの発生の可能性によって重み付けされるシンボル値の平均が、セット内のシンボル値のうちの１つと等しいように存在する（即ち、見つけられ得る）という点において意義がある。定義上は、“零”シンボル値がこのシンボルであり、他のシンボル値は、前記条件が満たされるような両側の正及び負の値である。

そのため、符号化ビットストリーム内で任意に表されるシンボルＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅのセットでは、シンボル“値”は、シンボルＣが０のシンボル値を表すとされ、シンボルＡ、Ｂ、Ｄ、Ｅがシンボル値Ｖ_Ａ、Ｖ_Ｂ、Ｖ_Ｄ、Ｖ_Ｅを表すとされる場合、これらが、それらの発生率又は発生の可能性によって重み付けされるＶ_Ａ、Ｖ_Ｂ、Ｖ_Ｄ、Ｖ_Ｅの平均が零に等しくなるような値であるような値である。又はより一般的には、符号化ビットストリーム内で任意に表されるシンボル…Ｓ_−Ｎ、…Ｓ_０、…Ｓ_Ｎのセットでは、シンボル値は、シンボルＳ_０が０のシンボル値を表すとされ、シンボルＳ_−Ｎ…Ｓ_−１及びＳ_１…Ｓ_Ｎがシンボル値Ｖ_−Ｎ、Ｖ_−１、Ｖ_１、Ｖ_Ｎを表すとされる場合、これらが、それらの発生率又は発生の可能性によって重み付けされるＶ_−Ｎ、Ｖ_−１、Ｖ_１、Ｖ_Ｎの平均が零に等しくなるような値であるような値である。

Ａ及びＥの等しい発生並びにＢ及びＤの等しい発生（又は、実際には異なる可能性の分散を有する特定の他の組み合わせ）がある場合、シンボル値は等間隔である。これらが−１、−１／２、０、＋１／２、＋１、又は、例えば、−２、−１、０、＋１、＋２と呼ばれるかどうかは任意であることに留意されたい。又は、Ｓ_−Ｎ及びＳ_Ｎの等しい発生、並びにＳ_{−（Ｎ−１）}及びＳ_Ｎ−１の等しい発生など（又は、実際には異なる可能性の分散を有する特定の他の組み合わせ）がある場合、シンボルは、零に関して対称である等しい数の等間隔の正及び負の値を表す。

例えば、ＤＣフリー符号は、−１及び＋１シンボルの発生又は発生の可能性が等しい３レベルの符号、−１、０、及び＋１であり得、又は、５レベルの符号、−１、−１／２、０、１／２、＋１の場合は、＋１の発生又は発生の可能性が−１と等しく、−１／２の発生又は発生の可能性が＋１／２と等しい。

２レベルの符号は、どんな値がシンボルに帰属されるとしても、平均が常に中間あたりになり、シンボル値のうちの１つに決して等しくなり得ないことから、決して上の特性を有しないことに留意されたい。負の値が正の値よりも頻繁に発生する場合は、４レベルの符号、−１、０、＋１、２を有する可能性もある。しかしながら、４レベルの符号は、４つの等しく発生するシンボルに対するＤＣフリー要件を満たさず、そのような場合、平均がシンボル値のうちの１つでもあるという値は存在し得ない。

要するに、上記の特性を有する符号では、即ち、ＤＣ符号では、アイドル又は“休止”状態である零シンボルを用いて、シンボル値に対応するレベルを使用して変調された波形内でこれを表すことが理論的に可能であるため、その結果、波形内で、アイドル期間は、パケットのシンボルのうちの１つと同じ信号レベルから作成され得、アイドル期間はシンボルのＤＣ平均と同じＤＣレベルを有する。したがって、原理上は、符号は、アイドル期間と同じ０の平均ＤＣレベルを常に有するように思えるため、アイドル期間を変調する理由がないと考える人もいるかもしれない。しかしながら、不完全なドライバ１０が、ＤＣフリー符号の場合であってもパケット内にＤＣオフセットをもたらすという問題に気が付くと、アイドル期間内の変調が意味を持つということが分かる。

エンコーダ６によって使用される符号が１及び０だけの単純な二値符号であった場合、アイドル期間がすべて０の場合に、アイドル期間を変調することもなく、パケットのＤＣレベルとアイドル期間の０レベルとの間の振動に起因して低周波数成分が存在するということは明らかであろう（ＵＳ２０１０／０２８４６９０を参照されたい）。しかしながら、エンコーダ６によって使用される符号が、例えば、三値マンチェスターなどの様々な３又は５レベルの符号のように、平均シンボル値がセット内のシンボル値のうちの１つに等しい（定義上は、零値）、３つ以上のレベルのＤＣフリー符号である場合、アイドル期間が単に零シンボルによって表され得るために、アイドル期間は問題にならないことが想像できる。ドライバにおける不完全さが、パケット内にＤＣ成分を引き起こすが、アイドル期間内に等価成分は引き起こさないということに気付くことによってのみ、アイドル期間内の符号を変調する、即ち、同じドライバの不完全さを模倣する理由となる。

駆動信号自体（即ち、実際の波形を表す）に関しては、これは、少なくとも、パケット内の平均レベルがアイドル期間と同じであるという点においてＤＣフリーである。また、１つのパケットの平均は、別のパケットの平均に等しい。実際、三値マンチェスターなどの特定の符号において、符号は、データ依存ではないため、１つのユーザビット（データコンテンツの各ビット）の平均レベルは、常に次の平均と同じ（常に零）である。しかしながら、本明細書に開示される技術の適用性は、そのような非データ依存符号に限定されず、一般に、波形は（少なくとも実質的にランダムなデータでは）、平均がパケットからアイドル期間まで、好ましくはパケットごとに、ほぼ一定であるという点において、ＤＣフリーである。更に、本開示に従う方式は、完全にＤＣを欠くＤＣフリー変調を必ずしももたらす必要はなく、むしろ本開示の目的のため、変調は、少なくとも一部の（視覚障害のない）ユーザのために目に見えるフリッカを回避するために十分である場合は、ＤＣフリーと見なされる。

更に、上は、符号化シンボルストリームを（例えば、セット−１、−１／２、０、＋１／２、＋１から）生成するエンコーダ、及びこれを駆動信号の波形に変換する変調器８に関して説明しているが、代替の実施形態において、入力データ１を直接、駆動信号の波形に（例えば、直接、入力データの０及び１から図５の下の波形へ）マップする状態機械の形態をとることが可能であることに留意されたい。この場合、符号化信号は必ずしも中間ストリームシンボル値（例えば、−１、−１／２、０、＋１／２、＋１）の形態で存在するわけではないが、それにもかかわらず、駆動信号は依然としてこれらの値を３つ以上の異なる２レベルの（例えば、図１１の）シンボル波形の形態で表す。実施形態において、これらの値は、依然としてデコード側での受信機のフィルタリング効果によって回復される（又は、代替的に、データ元のデータビットに直接マップされる）。

上の実施形態は、例として説明されているだけであることを理解されたい。特許請求された発明を実践する当業者は、図面、本開示、添付の請求項の研究から、開示された実施形態に対する他の変形形態を、理解し、達成し得る。請求項において、“含む”という用語は、他の要素又はステップを除外せず、不定冠詞“ａ”又は“ａｎ”は、複数を除外しない。請求項に列挙されるいくつかの項目の機能を単一のプロセッサ又は他のユニットが実現してもよい。特定の手段が、相互に異なる従属請求項において列挙されるという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利になるように使用されることができないと示すものではない。コンピュータプログラムは、他のハードウェアと一緒に、又はその一部として供給される光学記憶媒体又は固体媒体などの好適な媒体に記憶／分散されてもよいが、インターネット又は他の有線若しくは無線電気通信システムなどを介して、他の形態で分散されてもよい。請求項におけるいかなる参照符号も、範囲を限定するものとして解釈されてはならない。

Claims (15)

1. エンコーダから符号化された信号を受信し、光源によって発せられる可視光に埋め込まれた信号を送信するために前記光源のドライバを駆動するための駆動信号を生成する変調器であって、前記駆動信号は、アイドル期間が点在した符号化データのパケットを表すために使用される離散レベルを有する波形を記述し、前記符号化データの前記パケットが、平均シンボル値に対応する零シンボル、高い方のシンボル値に対応する少なくとも１つの正のシンボル、及び低い方のシンボル値に対応する少なくとも１つの負のシンボルの形態にある少なくとも３つの離散シンボルのセットを含む少なくとも３レベルの符号に従って前記エンコーダにより符号化され、前記符号は、少なくとも前記符号化データが実質的にランダムであるときに、前記シンボル値が平均して前記平均シンボル値になるという点においてＤＣフリーである、変調器を備えるコントローラであって、
   少なくとも前記符号化データが実質的にランダムであるときに、前記駆動信号のレベルは、前記パケット中に既定の平均ＤＣレベルを有し、
   前記変調器は、前記駆動信号内で、少なくとも第１のレベル及び第２のレベルを含む複数のレベルを行き来するＤＣフリー変調を使用して前記アイドル期間を表すようにし、前記ＤＣフリー変調は、前記アイドル期間の各々にわたって前記レベルが平均してパケット中の前記既定の平均ＤＣレベルになるという点においてＤＣフリーである、
   コントローラ。
2. 前記駆動信号内で、前記符号化データは、前記シンボルのシンボルレートで符号化されていて、少なくとも前記アイドル期間中、前記変調により、前記シンボルレートよりも高い周波数で前記第１のレベルと第２のレベルとの間を行き来する、
   請求項１に記載のコントローラ。
3. 前記駆動信号内で、前記アイドル期間中、前記変調により、前記シンボルレートの２倍のレートで前記第１のレベルと第２のレベルとの間を行き来する、
   請求項２に記載のコントローラ。
4. 前記アイドル期間の各々は、一連の前記零シンボルに対応し、前記変調は、前記駆動信号内の前記アイドル期間の前記零シンボルの各々を前記第１のレベル及び第２のレベルの組み合わせを含むシンボル波形によって表すことを含む、
   請求項２または３に記載のコントローラ。
5. 前記変調は、前記第１のレベル及び第２のレベルのみを含む２レベルの変調である、
   請求項１乃至４のいずれか一項に記載のコントローラ。
6. 前記変調は、前記駆動信号内で、前記零シンボルの各インスタンスを、等しい継続期間の前記第１のレベル及び前記第２のレベルからなるシンボル波形で表すことを含む、
   請求項５に記載のコントローラ。
7. 前記アイドル期間の各々は、一連の前記零シンボルに対応し、前記変調器は、前記駆動信号内で、前記第１のレベル及び第２のレベルのうちの１つ又は両方を使用して各前記シンボルのインスタンスの各々を表すことによって、前記アイドル期間及び前記パケットの両方を表すために前記ＤＣフリー変調を使用する、
   請求項１乃至６のいずれか一項に記載のコントローラ。
8. 前記変調は、前記駆動信号内で、前記アイドル期間中の前記零シンボルの各インスタンスを前記第１のレベル及び第２のレベルの組み合わせを含むシンボル波形で表すこと、並びに前記パケット中の前記零シンボルの各インスタンスを前記アイドル期間の前記零シンボルと９０度位相がずれた同じシンボル波形で表すことを少なくとも含む、
   請求項７に記載のコントローラ。
9. 前記セットの前記少なくとも１つの正のシンボルは、＋１シンボルを含み、前記セットの前記少なくとも１つの負のシンボルは、−１シンボルを含み、
   前記変調は、前記駆動信号内で、前記零シンボルの各々を、等しい継続期間の前記第１のレベル及び前記第２のレベルで表すこと、前記＋１シンボルの各々を前記第１のレベルのみによって表すこと、前記−１シンボルの各々を前記第２のレベルのみによって表すことを含む、
   請求項７または８に記載のコントローラ。
10. 前記少なくとも３レベルの符号の前記シンボルは、前記零レベルの両側に等しい数の等間隔のレベルを有する奇数個のレベルに対応する、
    請求項１乃至９のいずれか一項に記載のコントローラ。
11. 前記符号は、少なくとも５レベルの符号である、
    請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のコントローラ。
12. 前記符号は、厳密に５レベルの符号である、
    請求項１１に記載のコントローラ。
13. 前記セットの前記正のシンボルは、＋１／２シンボル及び＋１シンボルを含み、前記セットの前記負のシンボルは、−１／２シンボル及び−１シンボルを含み、
    前記変調は、前記駆動信号内で、前記零シンボルの各々を、等しい継続期間の前記第１のレベル及び前記第２のレベルからなるシンボル波形で表すこと、前記＋１シンボルの各々を前記第１のレベルのみによって表すこと、前記−１シンボルの各々を前記第２のレベルのみによって表すこと、前記＋１／２シンボルの各々を４分の３の継続期間が前記第１のレベルであり、４分の１の継続期間が前記第２のレベルからなるシンボル波形で表すこと、前記−１／２シンボルの各インスタンスを４分の１の継続期間が前記第１のレベルであり、４分の３の継続期間が前記第２のレベルからなるシンボル波形で表すことを含む、
    請求項７，８もしくは９に従属する請求項１０、１１または１２に記載のコントローラ。
14. 前記エンコーダをさらに含む、
    請求項１乃至１３のいずれか一項に記載のコントローラ。
15. 請求項４または請求項４に従属する請求項５乃至１４のいずれか一項に記載のコントローラによって制御される前記光源によって発せられる、前記信号が埋め込まれた光を受信する受信機を備えるシステムであって、前記受信機は、シンボルごとに前記第１のレベルと前記第２のレベルとの間の前記変調を平均化し、それにより前記少なくとも３レベルの符号の前記シンボル値を回復するローパスフィルタリング効果を有する、システム。
    

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